碳弧气刨培训资料与习题.pdf

焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 1 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 第第十三十三章章 电弧切割电弧切割——气刨气刨 目录目录 页码页码 目录 -------------------------------------------------- 1 1. 电弧切割概述电弧切割概述 -------------------------------------------------- 2 1.1 电弧切割 1.2 工艺方法 1.3 应用 2.碳弧气刨原理及特碳弧气刨原理及特 ------------------------------------------------- 3 2.1 原理 2.2 特点 3.碳弧气刨设备及材料碳弧气刨设备及材料------------------------------------------------- 4 3.1 电源 3.2 空气压缩机 3.3 气刨枪 3.4 电极材料 4.碳弧气刨工艺碳弧气刨工艺 --------------------------------------------------- 5 4.1 电源极性 4.2 碳棒直径与电流 4.3 行进速度 4.4 压缩空气压力 4.5 碳棒干伸长 4.6 工作角度 4.7 电弧长度 4.8 气刨接头尺寸 4.9 二次施焊前的修磨 4.10 焊道多次返修 5.碳弧气刨的缺陷与防止碳弧气刨的缺陷与防止------------------------------------------------- 7 5.1 夹碳 5.2 粘渣 5.3 刨槽不正或深浅不均 5.4 铜斑 6.人员管理人员管理 ------------------------------------------------- 8 7.作业安全注意事项作业安全注意事项 ------------------------------------------------- 9 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 2 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 1.1. 电弧切割概述电弧切割概述 1.1 电弧切割电弧切割 用电弧作为热源的热切割。

与气割相比，电弧切割质量较差，但因电弧温度较高，能量 较集中，能切割的材料种类比气割广泛 电弧切割-气刨工艺主要有碳弧气刨、碳弧刨割条和等离子弧气刨三种加工方法因碳弧 气刨使用广泛，本章内容主要围绕碳弧气刨工艺进行制作 1.2 工艺方法工艺方法 1.2.1 碳弧气刨:是利用碳极电弧的高温；把金属的局部加热到熔化状态，同时用压缩空气 的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行切割的一种加工方法 1.2.2 碳弧刨割条: 外形与普通焊条相同是利用药皮在电弧高温下产生的喷射气流，吹除 熔化金属，达到刨割的目的工作时只需交、直流弧焊机，不用空气压缩机 1.2.3 等离子弧气刨: 是一种常用的金属和非金属材料切割的工艺方法它利用高速、高温 和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料 1.3 应用应用 1.3.1 焊缝缺陷修正及清根:清除不良焊道中的缺陷（如气孔、裂纹等），为二次焊接创造 有利的条件焊接过程中清根作业是为了保证焊缝熔透成型的重要工艺措施，尤其是在双面 坡口焊接时 1.3.2 加工焊缝坡口：特别是中厚板对接坡口、管对接 U 型坡口等 1.3.4 全位置操作 1.3.5 加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等。

2.2. 碳弧气刨碳弧气刨原理及特点原理及特点 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 3 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 2.1 原理原理 碳弧气刨是利用在碳棒与工件之间产生的电弧热将金属熔化，同时用压缩空气将这些熔 化金属吹掉，从而在金属上刨削出沟槽的一种热加工工艺图 1 为其工作原理示意图 图 1:工作原理示意图 1:碳棒 2:气刨枪 3:压缩空气 4:工作角度 5:工件 6:刨削金属 7:碳棒干伸长 2.2 特点特点 1）与用风铲或砂轮相比，效率高，噪音小，并可减轻劳动程度 2）与等离子弧气刨相比，设备简单，压缩空气易获得且成本低 3）由于碳弧气刨是利用高温而不是利用氧化作用刨削金属的，因而不但适用于黑色金 属，而且还适用于不锈钢、铝、铜等有色金属及其合金 4）由于碳弧气刨是利用压缩空气把熔化金属吹去，因而可进行全位置操作；手工碳弧 气刨的灵活性和可操作性较好，因而在狭窄工位或可达性差的部位，碳弧气刨仍可使用 5）在清除焊缝或铸件缺陷时，被刨削面光洁铮亮，在电弧下清楚地观察到缺陷的形状 和深度，故有利于清除缺陷 6）碳弧气刨也具有明显的缺点，如产生烟雾、噪音较大、粉尘污染、弧光辐射、对操 作者的技术要求高。

7）与等离子弧气刨相比，不能连续作业，工效较低且须对增碳的表面进行处理，尤 其是在不锈钢材质方面的使用 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 4 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 3.3.碳弧气刨设备及材料碳弧气刨设备及材料 3.1 电源电源 碳弧气刨一般所需电流较大，连续工作时间长，故应选用功率较大的直流焊机碳弧气 刨电源极性的选用根据材质而定，一般碳钢、合金钢选用直流反接 3.2 空气压缩机空气压缩机 碳弧气刨用的压缩空气必须清洁干燥，必要时应采取过滤装置，或在空气压缩机后增加 干燥机 碳弧气刨用的压缩空气应有足够的压力和流量因此空气压缩机的压力应能达到 0.4~0 .6MPa 3.3 气刨枪气刨枪 碳弧气刨枪就是在焊条电弧焊钳的基础上，增加了压缩空气的进气管和喷嘴而制成碳 弧气刨枪有侧面送气和圆周送气两种类型图 2 为常用的侧面送气式气刨枪： 图 2: 侧面送气式气刨枪 1:喷气孔 2:碳棒固定夹槽 3:气刨枪体 4:压缩空气接口 5:电源线接口 6:压缩空气开关 侧面送气气刨枪的优点：结构简单，压缩空气紧贴碳棒喷出，碳棒长度调节方便。

缺点： 只能向左或右单一方向进行气刨 3.4 电极材料电极材料 碳棒（通常都是实心镀铜碳棒）：圆形、扁形 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 5 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 图 3：扁形碳棒 图 4：圆形碳棒 圆形碳棒主要用于焊缝清根、背面开槽及清除焊接缺陷等，扁形碳棒用于刨除焊件上残 留的临时焊疤、清除焊缝余高和焊瘤，有时也用作碳弧切割 碳棒在保管时应保持干燥使用前如发现碳棒受潮，应烘干后才能使用 4.4.碳弧气刨工艺碳弧气刨工艺 4.1 电电源极性源极性 碳弧气刨一般碳钢、合金钢采用直流反接（工件接负极）这样电弧稳定，熔化金属的 流动性较好，凝固温度较低，因此反接时刨削过程稳定，刨槽宽窄一致，光滑明亮 下表列出了几种金属材料以及所对应的极性： 金属材料金属材料 钢钢 铸铁铸铁 铜及其合金铜及其合金 铝及其合金铝及其合金 不锈钢不锈钢 极性 反接 正接 正接 正接或反接 反接 “直流正接：工件接焊接设备输出端正极直流反接：工件接焊接设备输出端负极 4.2 碳棒直径与电流碳棒直径与电流 电流与碳棒直径成正比关系，一般可参照下面的经验公式选择电流： I=（30~50）D 式中 I=电流（A） ， D=碳棒直径 对于一定直径的碳棒，如果电流较小，则电弧不稳，且易产生夹碳缺陷；适当增大电流， 可提高刨削速度、刨槽表而光滑、宽度增大。

在实际应用中，一般选用较大的电流，但电流 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 6 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 过大时，碳棒烧损很快，甚至碳棒熔化并出现渗碳现象碳棒直径越大，则刨槽越宽一般 碳棒直径应比所要求的刨槽宽度小 2~4mm 4.34.3 行进速度行进速度 刨削速度须与电流大小和刨槽深度（或碳棒与工件间的夹角）相匹配刨削速度太快， 易造成碳棒与金属短路、电弧熄灭，形成夹碳缺陷一般刨削速度为 0.5~1.2m/min 左右为 宜 4.44.4 压缩空气压力压缩空气压力 压缩空气的压力会直接影响刨削速度和刨槽表面质量压力太小熔化的金属吹不掉，刨 削很难进行压力低于 0.4MPa 时，就不能进行刨削压缩空气压力过高，刨削有利当电 流较小时，高的压缩空气压力易使电弧不稳，甚至熄弧碳弧气刨常用的压缩空气压力为 0.4～0.6MPa 4.54.5 碳棒干伸长碳棒干伸长 碳棒干伸长度指碳棒从碳棒枪钳口导电处至电弧始端的长度手工碳弧气刨时，伸出长 度大，压缩空气的喷嘴离电弧就远，电阻也增大，碳弧易发热，碳棒烧损也较大并且造成 风力不足，不能将熔渣顺利吹掉，而且碳棒也容易折断。

一般干伸长为 80～100mm 为宜随 着碳棒烧损，碳棒的干伸长不断减少，当干伸长减少到 20～30mm 时，应将干伸长重新调至 80～100mm 4.64.6 工作角度工作角度 工作角度即碳棒与工件间的夹角大小，主要会影响刨槽深度和刨削速度夹角增大，则 刨削深度增加，刨削速度减小一般手工碳弧气刨采用夹角 45°～60°左右为宜以直径 6MM 的碳棒为例,碳棒夹角与刨槽深度的关系见下表: 碳棒夹角/(°) 25 35 40 45 50 85 刨槽深度/mm 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7～8 4.74.7 电弧长度电弧长度 碳弧气刨操作时，电弧长度过长会引起电弧不稳，甚至会造成熄弧操作时电弧长度以 1～2mm 为宜，并尽量保持短弧这样可以提高生产效率，同时也可提高碳棒的利用率但 电弧太短时，容易引起“夹碳”缺陷刨削过程弧长变化尽量小以保证得到均匀的刨削尺寸 焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 7 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 4.84.8 气刨接头尺寸气刨接头尺寸 修正焊道缺陷过程中,碳弧气刨作业时应参考焊道图纸设计的接头类型及尺寸,气刨作业 后二次焊接时其接头形态应与点组时尽量一致。

UT 探伤焊道使用碳弧气刨修正缺陷时，应将碳刨后的焊前接头尺寸及位置告知探伤人 员，并填写相关记录 4.94.9 二次施焊前的修磨二次施焊前的修磨 碳弧气刨时，槽道表层会出现轻微的增碳现象，槽道表面的增碳层厚度在 0.3mm 以下 对于某些重要结构件，则需用砂轮去除厚约 0.5mm 表面层后才能施焊 4.104.10 焊道多次返修焊道多次返修 焊道在使用碳弧气刨进行返修时，未能一次返修合格，在多次返修后，焊道的熔合区及 过热区组织易产生脆化，因此关键焊道及特殊材质的焊道应得到识别与统计,并限制其返修 次数(最好不超过 2 次) 5.5.碳弧气刨的缺陷与防止碳弧气刨的缺陷与防止 5.15.1 夹碳夹碳 刨削速度太快或碳棒送进过速，使碳棒头部触及铁水或未熔化的金属上，电弧就会因短 路而熄灭由于温度很高，当碳棒再往前送或上提时，端部脱落并粘在未熔化金属上，产生 “夹碳”缺陷 发生夹碳后，在夹碳处电弧不能再引燃，夹碳处还形成一层硬脆且不容易清除的碳化铁 （碳含量达 6.7％）这种缺陷必须注意防止和消除，否则焊后容易出现气孔和裂纹清除 的方法是在缺陷的前端引弧，将夹碳处连根一起刨除，或用角形磨光机磨掉。

焊接培训资料—碳弧气刨 制作:张长伟 焊接工程师:张长伟 8 第十三章 电弧切割—碳弧气刨 5.25.2 粘渣粘渣 碳弧气刨操作时，吹出来的铁水叫“渣”，表面是一层氧化铁，内部是含碳很高的金属 如果粘连在刨槽的两侧，即产。